Tipos de PWHT

El tratamiento térmico posterior a la soldadura (PWHT) se exige a menudo en los códigos y especificaciones de soldadura para determinados materiales, como los aceros al carbono. El PWHT reduce las tensiones residuales y mejora la tenacidad y ductilidad de los componentes metálicos soldados.

La PWHT a temperaturas más elevadas no sólo alivia y redistribuye las tensiones residuales, sino que también puede inducir procesos de revenido, precipitación o envejecimiento que producen efectos de revenido, precipitación o envejecimiento, aunque estos cambios metalúrgicos podrían degradar las propiedades mecánicas; para evitar la degradación de las propiedades mecánicas es aconsejable buscar asesoramiento sobre los períodos y temperaturas óptimos que se deben utilizar al realizar los tratamientos PWHT.

Templado

El templado alivia las tensiones internas introducidas durante el endurecimiento, mejorando la ductilidad y disminuyendo el riesgo de fallos catastróficos. El templado también refuerza la resistencia, lo que permite a los materiales soportar mejor los impactos, las tensiones y las cargas cíclicas.

El revenido es el proceso por el cual los materiales se calientan gradualmente para evitar que se agrieten y luego se mantienen a una temperatura determinada durante un periodo prolongado, generalmente una hora por pulgada de espesor. Diferentes temperaturas y tiempos dan lugar a diferentes propiedades mecánicas; lo mejor es consultar a un metalúrgico cualificado sobre cuáles son los periodos y temperaturas ideales para utilizar durante este proceso.

Para obtener resultados óptimos es necesario gestionar la temperatura con precisión; un tiempo o un sobrecalentamiento excesivos pueden provocar distorsiones o pérdida de resistencia, dejando tensiones residuales que superan los límites de diseño y provocan fallos en la soldadura. El acero templado es esencial para la durabilidad, la fiabilidad y la calidad, ya se utilice para construir imperdibles o un estadio de 80.000 localidades; sus notables pistas visuales dan una idea instantánea de su transformación: los tonos amarillos claros denotan suavidad, mientras que los azules profundos indican una resistencia y rigidez extraordinarias.

Normalización

Los tratamientos térmicos posteriores a la soldadura en componentes soldados refinan la estructura del grano, reducen los niveles de tensión en su interior y mejoran la tenacidad, lo que se traduce en una menor distorsión durante el mecanizado de acabado y ahorra tiempo y dinero en la producción.

El normalizado es un proceso en el que el material se calienta a temperaturas superiores a su punto crítico superior (temperatura Ac3 para aceros ferríticos-pearlíticos), se mantiene allí durante un tiempo proporcional al grosor de la sección y, a continuación, se enfría lentamente en aire en calma. Esto crea una microestructura de martensita, bainita y perlita para obtener resultados más resistentes pero dúctiles en comparación con el recocido completo.

El normalizado es un proceso clave utilizado para preparar los materiales para operaciones posteriores como el conformado, la fundición o la soldadura. El normalizado también es crucial para los procesos de carburación, ya que ayuda a minimizar los cambios dimensionales durante los ciclos de carburación y garantiza una microestructura más uniforme. Además, los aceros de cementación templados y revenidos suelen presentar una mayor tenacidad tras la normalización.

Envejecimiento/Precipitación

El endurecimiento por precipitación es un método eficaz para aumentar la resistencia de determinadas familias de aleaciones. Funciona aislando compuestos específicos que unen los materiales e impiden el movimiento dentro de su estructura reticular, lo que aumenta la resistencia al tiempo que ayuda a evitar la formación de grietas.

Al igual que ocurre con el temple, el refuerzo de la precipitación requiere alcanzar un delicado equilibrio entre las fuerzas termodinámicas que impulsan la nucleación y las limitaciones de difusión. A medida que aumenta la temperatura, las partículas de soluto empiezan a formar zonas libres de precipitación (PFZ). Estas regiones sirven como lugares de nucleación heterogénea para la formación de precipitados que pueden cambiar drásticamente las propiedades mecánicas como la resistencia a la tracción y la ductilidad.

El tamaño y la forma de los precipitados determinan la dureza del material. Una ZFP con precipitados b' gruesos distribuidos a lo largo de los límites de grano es ideal para mejorar el refuerzo y la ductilidad; sin embargo, el envejecimiento bajo tensión suele producir una distribución más uniforme de precipitados más finos en forma de aguja a medida que se acerca la fase de envejecimiento máximo.

Liberación de hidrógeno

En este estudio, se mecanizaron probetas cilíndricas de tracción a partir de secciones soldadas, tanto en estado de soldadura (AW) como en estado renormalizado y templado (PWHT-2), para someterlas a ensayos cíclicos a temperatura ambiente en condiciones de ausencia de hidrógeno y de carga electrolítica de hidrógeno a temperatura ambiente. Los datos mecánicos generados se correlacionaron con las observaciones microestructurales y los resultados fractográficos.

El tratamiento PWHT disminuyó significativamente la susceptibilidad a la fragilización por hidrógeno de las soldaduras en relación con las condiciones AW, debido a los efectos de reblandecimiento inducidos por el PWHT en el metal de soldadura, que conducen a una acumulación de deformación más intensa en GBF a lo largo de HAGB durante la carga cíclica.

Esto era evidente a medida que aumentaba la concentración de hidrógeno, tal como se medía por una disminución de las curvas de desplazamiento de carga "Rm" y "Rp0.2", así como del alargamiento máximo a la fractura ("ELmax"). Además, a niveles elevados de hidrógeno, la ductilidad disminuyó sustancialmente, en particular en las muestras PWHT-WM renormalizadas y templadas, en las que se produjo una reducción inesperada a 4 ml/100 g de Fe.